单片机宽带放大器设计+系统方框图+流程图+源程序 第3页
图2－3 AD603原理框图中的“滑动臂”从左到右是可以连接移动的。当VOUT和FDBK两管脚的连接不同时，其放大器的增益范围也不一样，带宽在9MHz ～ 90MHz之间本文来自优'文.论;文-网
为加大中间级的放大倍数及增益调节范围，使用两片AD603级联作为中间级放大。如果将AD603的5脚和7脚相连，单级AD603增益调整范围为，－10～＋30 dB，带宽为90MHz，两级AD603级联，使得增益可调范围扩大到－20 dB～＋60 dB。可满足题目要求的10dB～58dB的增益调节。
图2-4 级联AD603电路图
两级AD603采用＋5V，－5V电源供电，两级的控制端GNEG都接地，另一控制端GPOS接D/A输出，从而精确地控制AD603的增益。AD603的增益与控制电压成线性关系，其增益控制端输入电压范围为－500mv~＋500mv，增益调节范围为40dB，当步进1dB时,控制端电压需增大
ΔVG＝ ＝25mv (2-3)
由于两级AD603由同一电压控制，所以，步进1dB的控制电压变化幅度为25mv/2=12.5mv。由于AD603的控制电压需要比较精确的电压值。使用12位的D/A转换器AD667，其内部自带10V基准电压，其输出电压精度为 ＝0.00244V=2.44mv，可满足指标要求。
另外，通过A/D采样输出信号，由单片机计算后，再去调整D/A输出电压，就可实现AGC功能，扩大通频带。
2.4输出级电路设计
后级输出电路采用输入阻抗较高的同相放大形式，前面分析过，为得到最大输出电压,后级放大倍数至少为
A＝ ＝ 8.45 ＝ 18.54 (dB) (2-4)
则同相放大电路的增益Af = = 8.45
故 ＝ 7.45 实际应用时，选取 Rf = 8.2K，R1 = 1 K。
图2－5 后级放大电路
实测时，发现此电路带动600欧负载有些不够，在频率较高时输出电压峰峰值有较大下降，频率增高后，由于压摆率Sr限制，在高频大信号输入情况下，使得输出电压下降，故输出电流下降，导致带负载能力下降。
为此，采取扩大输出电流方式输出来驱动负载。给运放扩流输出有多种方式，最常用的为三极管射随输出，但会稍微降低输出电压幅度，对发挥部分中提高输出幅度有影响。为此在运放输出端加入两个并联的高速电流缓冲器来驱动负载，如图3-5-2 。使用的电流缓冲器BUF634在负载为100欧姆时最大输出电流250mA，其单位增益带宽可在30M～180M变化，由于本题对功率要求不高，使用BUF634完全可以满足题目要求的指标。
2.5 放大部分
方案一:直接采用高带宽的放大器和电阻网络,其增益调节可以通过调节反馈电阻来控制,其基本电路框图如图一所示.但是它的增益预先设定,调整困难,且增益与放大倍数成非线性变化,实现步进6dB误差较大,精确度不高.故没有选用. 图4-1
方案二:采用可编程控制放大器的思想,将输入的交流信号作为高速D/A的基准电压, 在其后加上宽带放大器,可以实现增益的自由选择,但是这种方案对放大器的要求较高, 且需要高带宽的运算放大器.若D/A的转换位数为N位,就必须要求能实现2N倍放大的运算放大器.方框图见图二.
方案三:使用控制电压与增益成线性关系的可编程增益放大器AD603,用控制电压和增益成线性关系的可变增益放大器来实现增益控制.用电压控制增益,便于单片机控制,同时可以减少噪声和干扰.
综上所述,选用方案三,采用电压控制可变增益放大器AD603作为增益控制.AD603是一款低噪声,精密控制的可变增益放大器,温度稳定性好,最大增益误差为0.5dB,满足题目要求的精度,其增益与控制电压成线性关系,因此,可以很方便的用D/A转换器输出电压来控制放大器的增益.
2.6 测量有效值部分
方案一 利用高速ADC对电压进行采样，将一周期内的数据输入单片机并计算其均方根值，即可得出电压有效值： 论文网
http://www.youerw.com 此方案具有抗干扰能力强、设计灵活、精度高等优点，但调试困难，高频时采样难且计算量大，增加了软件难度。
方案二 对信号进行精密整流并积分，得到正弦电压的平均值，再进行ADC采样，利用平均值和有效值之间的简单换算关系，计算出有效值显示。只用了简单的整流滤波电路和单片机就可以完成交流信号有效值的测量。但此方法对非正弦波的测量会引起较大的误差。 本文来自优'文.论;文-网
方案三 采用集成真有效值变换芯片，直接输出被测信号的真有效值。这样可以实现对任意波形的有效值测量。
综上所述，采用方案三，变换芯片选用AD637。AD637是真有效值变换芯片，它可测量的信号有效值可高达7V，精度优于0.5％，且外围元件少，频带宽
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